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第八章 压强
第四节 流体压强与流速的关系
八年级 全一册
义务教育物理课程标准实验教科书编写组 编著
上海科学技术出版社
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探究流体压强
与流速的关系
流体压强与流
速关系的应用
作业解析
课堂总结
提升训练
第四节 流体压强与流速的关系
探究流体压强
与流速的关系
一
一、探究流体压强与流速的关系
1 . 探究流体压强与流速的关系
（1）流体
液体和气体都具有流动性，统称为流体。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。
（2）实验探究：流体压强与流速的关系
【提出问题】流体产生的压强与流速有什么关系？
【猜想与假设】
流体流动速度越快，产生的压强越大。
流体流动速度越快，产生的压强越小。
流体的压强与流动速度无关。
一、探究流体压强与流速的关系
①探究一：分不开的纸
如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。
【实验现象】发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。
【实验分析】吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，大气压强相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。
【实验结论】气体压强与气体的流速有关，流速大的地方压强小。
流速慢
流速慢
一、探究流体压强与流速的关系
②探究二：口吹硬币跳跃木块
如图所示，在离桌边20~30cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm左右放置一个高度约2厘米的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，观察现象。
【实验现象】硬币会跳过木块。
一、探究流体压强与流速的关系
【现象分析】
实验中的硬币，上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的压强比较大。
空气流动
流速小，压强大
流速大，压强小
由于吹气，硬币上面的流速变大，压强变小；硬币下方空气流速小，压强大。
【实验结论】
气体压强与气体的流速有关，流速大的地方压强小。
一、探究流体压强与流速的关系
③探究三：吹不开的乒乓球
如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，观察现象。
【实验现象】两乒乓球会靠拢。
一、探究流体压强与流速的关系
【实验分析】
两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在压强差，因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间靠拢。
流速快,压强小
压强大
压强大
【实验结论】
液体压强与液体的流速有关，流速大的地方压强小。
一、探究流体压强与流速的关系
④探究四：玻璃管中水柱的高度为何不同？
如图所示是一粗细不同的玻璃管，在粗细不同的位置上分别有竖直玻璃细管与其连通；让水流过玻璃管，观察现象。
【实验现象】三个竖直玻璃管中的水柱高度不相同。与粗管处连接的管子，水柱最高，与细管处连接的管子，水柱最低。
一、探究流体压强与流速的关系
【实验分析】
水平管的粗细不同，水流动时，流量是相同的，故三段水平管中水的流速是不同的，粗管中的水流速小，细管中的水流速大。
水流动时，小竖管中水柱的高度不相同，根据液体的压强公式p=ρgh可知，各段水平管中水的压强不相同，粗管中水的压强大，细管中水的压强小。
流速小
流速小
压强小
流速大
压强大
压强大
【实验结论】
液体压强与液体的流速有关，流速大的地方压强小。
一、探究流体压强与流速的关系
（3）探究归纳
流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。
该结论也称“伯努利原理”。是由瑞士物理学家、数学家、医学家丹尼尔 伯努利在1738年提出的。
伯努利家族，一个家族3代人中产生了8位科学家，后裔有不少于120位被人们系统地追溯过，他们在数学、科学、技术、工程乃至法律、管理、文学、艺术等方面声名显赫。
2 . 用“流体压强与流速的关系”解释现象
（1）火车站台上的安全线
为什么火车站和地铁站的站台上要画一条安全线？
地铁站台的安全线
火车站台的安全线
一、探究流体压强与流速的关系
【分析】当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。
（2）喷雾器的工作原理
喷雾器
一、探究流体压强与流速的关系
【分析】喷雾器的小孔处比较细，当有气体流出时，空气流速快，压强小，容器里液面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。
（3）草原犬鼠的洞穴
非洲草原犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，另一个则是隆起的圆形土堆。两个洞口的形状不同，决定了洞穴中空气流动的方向。
气流慢，压强大
气流方向
气流快，压强小
一、探究流体压强与流速的关系
【分析】吹过平坦表面的风速小，压强大；吹过隆起表面的风速大，压强小。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。
（4）跑车的气流偏导器
跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”， “气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气小。此时，上方空气压强比下方空气压强大，这样，“气流偏导器”受到一个向下的压力差，从而使车轮抓紧地面。
气流
偏导器
一、探究流体压强与流速的关系
一、探究流体压强与流速的关系
高度；再打开 B 阀门，在水向外流的过程中，a管
液面高度______b 管液面高度（均选填“高于”“等于”或 “低于”）。
【例题1】物理小组制作了如图所示的实验装置，打开 A 阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，当水稳定后，a 管液面高度_______b 管液面
等于
高于
打开A阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，a管、b管、大烧杯组成了连通器，因为连通器中装有同种液体，由连通器原理知道，当水稳定后，a管液面高度等于b管液面高度。
再打开B阀门，粗管和细管中水的流量相同，细管处水的流速大、压强小，支持的水柱低；粗管处水的流速小、压强大，支持的水柱高，所以a管液面高度大于b管液面高度。
一、探究流体压强与流速的关系
【例题2】如图所示的实例中，不能用流体压强与流速的关系解释的是（ ）
A．图甲，刮大风时，伞面会被向上“吸”起
B．图乙，向两张纸之间吹气，两张纸会相互“吸”起来
C．图丙，等候列车的乘客应站在安全线以外，否则可能会被“吸”向列车
D．图丁，将吸盘压在光洁的瓷砖表面，吸盘会被“吸”在瓷砖上
D
一、探究流体压强与流速的关系
A．打开的伞上凸下平，刮风时，伞上方空气流速快，压强小；伞下方空气流速慢，压强大，产生一个向上的力，伞面会被向上“吸”起，故A不符合题意；
B．向两张纸之间吹气，中间气体流速快，压强小，纸两侧气体流速慢，压强大，则两张纸会被压向中间，相互“吸”起来，故B不符合题意；
C．如果乘客距离行驶的列车太近，乘客靠近列车这侧空气流速快，压强小；外侧空气流速相对较慢，压强大，产生的压力差会把乘客压向列车，造成危险，故C不符合题意；
D．将吸盘压在光洁的瓷砖表面，排出里面的空气，吸盘在大气压的作用下，紧紧“吸”在瓷砖上，与流体压强与流速的关系无关，故D符合题意。
故选D.
流体压强与流
速关系的应用
二
二、流体压强与流速关系的应用
1. 飞机的升力
（1）观察思考
观察如图所示飞机的机翼截面形状。想一想，为什么机翼上部和下部的形状是不对称的？是什么将飞机“托上”天空的呢？
机翼的形状基本是上凸下平。机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。
机翼截面图
二、流体压强与流速关系的应用
（2）分析探究
机翼 上表面 下表面
空气流速
压强
产生升力原因 机翼产生向 的压强差
小
小
大
上
飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。
机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。
大
F2 >F1
二、流体压强与流速关系的应用
如果机翼的前缘稍向上仰，跟气流的方向成一个小的仰角，则机翼上下方的压强差比机翼跟气流方向平行时还要大，所产生的升力就比较大。升力是竖直向上的，它跟飞机所受重力方向相反，当升力大于重力时，飞机上升。
（3）归纳总结
机翼的形状决定了机翼上下表面空气的流速不同，使机翼上下方产生压强差，从而产生压力差，这一压力差使飞机获得向上的升力。
二、流体压强与流速关系的应用
2. 鸟类的滑翔原理
（1）鸟类的滑翔原理
【想一想】
鸟类展开双翅，即使不扑打，为什么也能在空中滑翔而不会跌下来？
【分析】鸟翅如同机翼，鸟翅的上方是曲面，下方近似于平面，气流通过上方的速度大于下方气流的速度。因此上方的压强小于下方的压强，产生向上的升力，所以鸟在空中滑翔不会掉下来。
二、流体压强与流速关系的应用
（2）灰雁
生活在欧洲的灰雁，如果天气情况很恶劣时，空气流动很大，且非常不稳定，它需要降低高度以摆脱这种不利的状况。它怎样才能迅速的降低高度呢？
【分析】身体完全翻转过来，倒立飞行。
二、流体压强与流速关系的应用
【例题3】如图是某同学分析飞机如何获得升力时所画的示意图。下列说法正确的是（　　）
A．飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强大的原理
B．根据机翼上凸下平分析出机翼上方空气流速大
C．根据所知原理可推理出机翼下方空气压强小
D．机翼受到空气向上的压力小于向下的压力
B
二、流体压强与流速关系的应用
A．根据流体压强与流速的关系，流速越大的位置，压强越小。飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强小的原理。故A错误；
BCD．观察机翼的形状，机翼上方是凸起的，而下方是平的。当飞机飞行时，机翼上方的空气需要流经更长的路程，所以流速会相对较大。因此，根据机翼上凸下平的形状，我们可以分析出机翼上方空气流速大，压强小。机翼下方空气流速小，所以压强相对较大，所以机翼受到空气向上的压力大于向下的压力，这个压力差使飞机获得向上的升力。故CD错误，B正确。
故选B。
课堂总结
三
三、课堂总结
流体压强与
流速的关系
飞机的升力
流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大
机翼上下表面
存在压强差
机翼上表面空气
流速大，压强小
机翼下表面空气
流速小，压强大
流体压强与
流速的关系
作业解析
四
1．取两张白纸，按照图中的方式，让纸张自然下垂，然后向两纸中间用力吹气。你能观察到什么现象 请解释这一现象出现的原因。
四、作业解析
两张纸（向中间）靠拢.
向两张自然下垂的纸中间吹气，中间空气流速增大，压强减小，纸外侧的压强不变，纸在压强差下向中间靠拢．
2. 喷雾器工作示意图如图所示。当你推动活塞时，瓶中液体将被压上去，并被喷成雾状。请解释喷雾器里的液体为什么能够被喷出来。
推动活塞时，管口的空气速度变大，压强变小，由于小孔喷出的快速气流使细管的上端开口处形成了一个低压区，此处压强小于容器内液面上方气体压强。水就在容器内液面上方气体的这个较大压强的作用下，沿着细管上升到上端开口处，受气流的冲击，被喷成雾状．
四、作业解析
3. 如图所示，使用燃气灶时，打开燃气阀门，拧动点火装置，燃气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，而燃气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是（ ）
A.进口处燃气流速小，压强大于大气压强
B.进口处燃气流速小，压强小于大气压强
C.进口处燃气流速大，压强大于大气压强
D.进口处燃气流速大，压强小于大气压强
四、作业解析
D
流体流速越快的位置压强越小，进口处煤气流速大，压强小于大气压，煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头，而煤气不会向空气中泄漏，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。
4. 唐诗“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅”描述的场景中，秋风“卷”走“三重茅”是由于屋顶外侧空气流速_______，压强_______，从而产生了一个向上的力。（均选填“大”或“小”）
四、作业解析
流体压强特点是流速快的地方压强小，当风大时，屋内空气不流动，而屋顶外空气流动速度快，因此屋内空气产生气压大，屋顶外空气气压小，屋顶受到一个向上的力，若这个力大于屋顶重力，则屋顶会被卷走。
大
小
5. 如图所示，两艘船并排行驶时，两船间水的流速比两船外侧的大，这会使两船靠得越来越近，甚至发生碰撞，你能解释为什么吗
两艘船并排行驶时，两船内侧的水流速度大，外侧的水流速度小，根据流体压强与流速的关系可知，两船内侧水的压强小于两船外侧水的压强，在这个压强差的作用下，两船会向中间靠拢，出现相撞的情形.
四、作业解析
6. 请上网查询我国具有自主知识产权的 C919大型客机的相关信息，并以其机翼为例，分析说明为什么机翼的形状可为飞机提供部分升力。
2023年5月28日，C919大型客机载着近130名旅客从上海虹桥国际机场起飞，约2h在北京首都国际机场平稳降落。这是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。
C919大飞机采用大量先进的复合材料和第三代铝锂合金等，显著减轻了飞机结构质量，提高了燃油效率。上海虹桥机场飞往北京首都机场的航线距离约为1152千米。所用航空燃油密度为0.8×103kg/m3，热值大致为4.6×107J/kg，航程百公里油耗约400L。
当飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，由于机翼横截面上、下不对称，机翼上表面空气流速大于下表面空气流速，根据流体压强与流速的关系可知，下表面比上表面的压强大，使机翼上下表面存在向上的压强差（压力差），从而产生向上的升力。
四、作业解析
提升训练
五
五、提升训练
1. 如图所示为自制乒乓球发球机示意图，当用吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体流速变______（选填“快”或“慢”），压强变____（选填“大”或“小”），上、下表面存在压力差，产生向上的升力。
当用吹风机向水平管吹风时，根据流体压强与流速的关系可知，乒乓球上方的气体流速变快，压强变小，乒乓球下方空气流速慢，压强大，上、下表面存在压力差，产生向上的升力。
小
快
五、提升训练
2. 如图，小红手撑雨伞走在路上，一阵大风吹来，伞面被“吸”，将发生严重变形。下列判断推理及其解释，正确的是（　 ）
A．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速小于下方
B．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速大于下方
C．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速大于下方
D．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速小于下方
C
由图知，相同时间内，空气通过伞上方的路程大于伞下方的路程，所以伞上方的空气流速大于下方，根据流体的流速越大、压强越小，伞下方的压强大于上方的压强，伞在向上压强差的作用下被吸向上方，故ABD错误，C正确。
故选C。
五、提升训练
3. 下列现象能用流体压强与流速的关系来解释的是（　　）
D
①如图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢
②如图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
③如图丙所示地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车
④如图丁所示飞机升力的产生原因
A．①② B．①④ C．③④ D．①③④
五、提升训练
①对两张平行的纸吹气，两纸间的空气流速大压强小，而两纸的外部空气流速小压强大，两纸受到向内的压力差，所以两张纸被压到一起，能用流体压强与流速的关系来解释，故①符合题意；
②装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，是因液体对容器底和侧壁有压强，不能用流体压强与流速的关系来解释，②不符合题意；
③当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，压强小，此时人外侧的空气流动速度慢，压强大，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，能用流体压强与流速的关系来解释，故③符合题意；
④相等的时间内，空气经过机翼上面的路程大于下面的路程，则机翼上面的空气流速大于下面的流速，所以机翼上面的压强小于下面的压强，产生一个向上压强差，出现一个向上压力差，就是机翼向上的升力，故④符合题意。
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D.
五、提升训练
在流体中，流速越大的位置，压强越小。飞机机翼模型上凸下平，增大风速时，会产生一个向上的升力，所以弹簧测力计示数会减小。
4. 如图所示，用弹簧测力计挂上飞机机翼模型，再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中，流速越大的位置，压强________(选填“越大”、“越小”或“不变”)，所以增大风速，弹簧测力计示数会________(选填“增大”、“减小”或“不变”）。
越小　
减小　
五、提升训练
5. 某兴趣小组利用生活中常见的物品做了一个非常有趣的实验，将吹风机对准三个相同的水平通道左端口向下吹风，在通道右端口处同时放置相同规格的乒乓球，某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是（　　）
A．此实验原理与高压锅工作原理相同
B．三个通道的左端口处，c 处压强最小
C．增大吹风机的风速，乒乓球向左移动更明显
D．若通道变宽，乒乓球向左移动更明显。
B　
五、提升训练
A．当左端有风吹过时，气体流速大压强小，于是三个小球在压强差的作用下被推向左端，高压锅的原理为液体沸点随气压的变化规律，故A错误；
B．c处小球运动的距离最短，则说明c处的小球受到的推力最小，即c处压强最大，故B错误；
C．增大吹风机的风速，则左端气体压强更小，那么乒乓球受到的推力更大，则向左运动更明显，故C正确；
D．乒乓球移动的距离只与左右两端的气压差大小有关，而和通道的宽窄没有关系，故D错误。
故选C.
五、提升训练
6. 我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机C919在上海浦东国际机场首飞，这标志着中华民族百年的“大飞机梦”取得了历史性突破。
（1）如图乙所示，飞机的机翼做成上凸下平的形状，飞机飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，下方空气的压强____ （填“大于”“等于”或“小于”）上方空气的压强，从而使机翼获得了向上的升力；为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好____（填“顺风”或“逆风”）起飞。
（2）在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压_____（填“变大”“变小”或“不变”），机舱内先进的“呼吸系统”，使飞机在气压只有2.5×104 Pa左右的万米高空时，机舱内气压达到
8.0×104 Pa，机体1m2面积上承受内、外气压的
压力差约为_______N.
5.5×104
大于
逆风
变小
五、提升训练
（1）由于飞机的机翼上凸下平，飞机飞行时，机翼上方的气流流速就大于机翼前方的气流流速；机翼下表面平直，下方的气流流速大致等于前方的气流流速。所以机翼下方的气流流速就小于机翼上方的气流流速，机翼上方的压强小于机翼下方的压强，就产生了作用在机翼上的向上的升力；
飞机逆风起飞时，上下面的压强差较大，产生向上的升力较大，为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好逆风起飞；
（2）由于大气压随高度的升高而降低，故在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压变小；
机体1m2面积上承受内、外气压的压力差为

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